24.11.2007
Краткое описание формата MP3
Формат сжатия звука MP3 (сокращение от MPEG Layer3) - один из первых широко рапространённых способов сжатия музыки. Разработан немецкой компанией Fraunhofer IIS и позднее, при поддержке фирмы THOMSON, внедрён как часть форматов сжатия видео MPEG1 и MPEG2. Обеспечивает достаточно высокое качество звука при небольших размерах получаемого файла.
Технические сведения о формате MP3:
Высокая степень компрессии в формате MP3 достигается за счёт сложного алгоритма кодирования. Используются как математические методы, так и особенности человеческого уха (в частности, эффекты маскировки слабого звука одной частоты более громким звуком такой же или соседней частоты, понижение чувствительности уха к тихому звуку сразу после громкого и т.д).
Поток звука при кодировании разбивается на равные по длине участки (кадры или фреймы). Каждый из таких участков кодируется со своими параметрами и получает заголовок, в котором эти параметры указаны.
Сжатие может быть выполнено с разной степенью потерь в качестве исходного сигнала, и соответственно, - размером конечного файла. Степень компрессии характеризуется битрейтом (bitrate) - количество передаваемой за единицу времени информации в битах. Файлы MP3 можно встретить с битрейтом от 64 до 320 килобит в секунду (kbps), а также с переменным битрейтом (VBR) - когда для каждого фрейма используется свой битрейт.
Исходный фрейм сигнала разделяется на несколько диапазонов по частоте, и для каждого определяется величина влияния соседних диапазонов и предыдущего фрейма. Если этот участок будет не различим человеческим ухом на фоне других, более громких звуков, то он просто игнорируется. Для оставшихся фреймов каждого диапазона вычисляется, сколькими битами можно пожертвовать, чтобы потери были ниже значения маскирующего эффекта. На этом работа по психоакустической модели звука завершается, а полученный поток данных дополнительно сжимается по алгоритму Хаффмана. Следует иметь в виду, что различные имеющиеся на рынке програмы-кодировщики (кодеки) могут преобразовывать аудиосигнал по-разному. Различия особенно проявляются на высоких частотах и низких битрейтах.
В формат MP3 кодируется два канала, то есть - стереосигнал, при этом возможны несколько вариантов преобразования: Dual Channel - Каждый канал получает половину потока и кодируется отдельно. В режиме Stereo каждый канал кодируется отдельно, но программа-кодер может использовать свободное место одного канала для размещения информации другого, когда это возможно. Режим Joint Stereo (MS Stereo): стереосигнал раскладывается на общий для обоих каналов и разностный (т.е. запоминается только отличие правого канала от левого).
Достоинства формата MP3:
- Высокая степень сжатия при приемлемом качестве звука.
- Степень сжатия и качество может регулироваться пользователем.
- Фреймовая структура удобна для передачи по сетям связи и позволяет обращаться к любому месту файла.
- Широкое распространение совместимой аудио аппаратуры и компьютерных программ.
Особенности применения MP3:
Несмотря на то, что кодирование в MP3 осуществляется с утерей значительной части исходной информации, при битрейтах 256 или 320 kbps практически невозможно отличить на слух сжатый сигнал от оригинала, особенно при прослушивании на бытовой аудиоаппаратуре. При этом размер файла будет минимум в 4 раза меньше, чем на диске CD audio. Для использования в портативных плеерах и других устройствах с невысоким качеством акустики можно вполне использовать битрейт 192 kbps. Битрейты ниже 192 kbps рекомендуется использовать только для сжатия сигнала с ограниченным частотным диапазоном или невысокими требованиями к достоверности: речь, телепередача или мелодии для сотовых телефонов.
Интересен тот факт, что в настоящее время появились хорошие форматы для сжатия аудиоинформации, превосходящие MP3 по всем параметрам. В частности, формат AACplus позволяет получать файл примерно в два раза меньшего размера, чем при MP3 сжатии. При этом, качество воспроизводимого звука даже лучше! Однако MP3 уже известен большинству потребителей, которые вполне довольны этим форматом, а большинство проиводителей техники обеспечили широкую поддержку MP3 в своих CD и DVD проигрывателях.
Автор: opentorg.com
